CN1189598A - 二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置 - Google Patents

Abstract

一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置。包括:二个或多个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器及连接该系统的管路、泵、阀门;热水系统将二个或多个发生器相连接,冷水系统将二个或多个蒸发器相连接,冷却水系统并联同时进入冷凝器和吸收器并将二个或多个冷凝器相连接及将二个或多个吸收器相连接。热水、冷水、冷却水在二个或多个独立制冷剂及吸收液工作循环系统中分段以次降温、升温,从而使热水温度降得更低。

Description

二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置

本发明涉及一种热水型溴化锂吸收式制冷装置，尤其涉及一种热源热水温度较高，而又需将热水温度降得更低的溴化锂吸收式制冷装置。

热水型溴化锂吸收式制冷装置是以热水作为热源利用吸收制冷原理来实现制冷的。其制冷过程是热水加热溴化锂溶液使其产生水蒸汽而浓缩，产生的水蒸汽在冷凝器中冷凝成冷剂水，冷剂水经节流后进入蒸发器中吸取冷水的热量而蒸发，并使冷水温度降低而产生制冷效果。蒸发的冷剂蒸汽被从发生器来的浓溶液吸收，浓溶液吸收水蒸汽后变稀，稀溶液再被送往发生器加热浓缩，分离出冷剂水，这样不断循环，构成了溴化锂吸收式制冷的单效循环。在该单效循环系统中，只有一个蒸发器和一个吸收器完成整个冷水降温和冷却水升温过程，在同一腔体内其蒸发压力与冷水出口温度相对应，吸收溶液温度与冷却水出口温度相对应，为此在吸收器内稀溶液的对应水蒸汽压力低、温度高，其浓度亦高。由于稀溶液浓度不可能降得更低，稀溶液浓度浓，它的发生温度高。在冷凝器中，冷却水完成整个升温过程，为此其冷凝压力与冷却水出口温度相对应。在发生过程中，冷凝压力基本等同于发生压力。在溶液发生过程中，发生压力高，其开始沸腾发生的温度也高，为此不可能将加热源温度降低，热水热源得不到充分利用。

本发明的目的在于提供一种能将热源热水温度降得更低，从而使加热源得到更有效利用的热水型溴化锂吸收式制冷装置。

本发明是这样实现的：在该装置中，通过将冷水的整个降温过程的分段、吸收部位的冷却水升温过程的分段，冷凝器冷却水升温过程的分段，发生器热水降温过程的分段，如将冷水的进出口温度差5℃分为1.7℃和3.3℃，冷却水的进出口温度差6℃分为2℃和4℃。热水的进出口温度差50℃分为17℃和33℃的二段式。分段后将发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器也同样进行分开，按冷水、冷却水、热水的分段数亦分作相同个数的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。如将冷水温差、冷却水温差、加热源热水的温差分为三个温差段，同时将发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器亦都分为三个。或将冷水温差、冷却水温差、加热源热水的温差分为四个温差段，同时将发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器亦都分为四个。并可根据该原理将温差作进一步的多段分割和更多的将部件分割。分段后将发生器、冷凝器设置在同一腔体内，蒸发器、吸收器设置在同一腔体内，该发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器及溶液热交换器、泵、阀门、管路等组成独立的制冷剂和吸收液循环回路，整个装置由两个或多个这种独立的制冷剂及吸收液工作循环回路组合而成；其中将冷水进口部位的蒸发器、冷却水进口部位的吸收器、冷凝器和热水出口部位的发生器组合在同一独立的制冷剂及吸收液循环回路中；冷水出口部位的蒸发器，冷却水出口部位的吸收器、冷凝器和热水进口部位的发生器组合在同一独立的制冷剂及吸收液循环回路中；冷水、冷却水、热水系统将其余发生器、冷凝器，蒸发器、吸收器所组成的独立制冷剂及吸收液工作循环回路，串联在上述二个组合之间，形成多个独立的制冷及吸收液工作循环回路的大组合。

为考虑制造成本和系统的简单及最佳分段，一般分为二段式。二段式是这样组合的：将有利于将吸收器稀溶液浓度降低的冷水温度高的一段和冷却水温度低的一段的有利因素相集中，结合在一个腔体内，将能降低发生压力的低温冷却水段的冷凝器与热水出口的发生器相结合在一个腔体内。上述二部件结合成一个制冷剂和吸收液循环系统。运行时这一系统的有利的因素有效地利用低温热水热源。而余下的冷水温度低的一段和冷却水温度高的一段及热水温度高的一段组合在另一制冷剂和吸收液循环系统中，由另一组发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器组合工作。在另一循环中高温热水热源又克服了装置在运行中的其它不利因素。保证了制冷循环的高效率和提高热力系数。

与现有技术相比，由于本发明将原来的单个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器都分段改为二个或多个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器，并将蒸发、吸收的有利因素进一步优化，得到了以往常规技术所无法得到的更低的稀溶液浓度与更低的发生压力，在发生器中，使溶液的开始沸腾温度得到进一步降低，因而使热源温度能降得更低。在相同的热水进口温度和冷却水进出口温度、冷水进出口温度条件下，能将热水出口温度比原来降低18℃，且热力系数COP可得到有效的提高。

图1为目前的单效热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。

图2为本专利提出的二段式热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。

图3为本专利提出的三段式热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1为单效热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。该结构和流程是在本发明以前使用的技术。该装置由发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵、冷剂泵及连接该系统的管路、阀件等组成。发生器1和冷凝器2组合在同一腔体内，蒸发器4、吸收器5组合在同一腔体内。该装置的工作循环是这样进行的，吸收器5的稀溶液汇集到一处，由溶液泵输送，通过溶液热交换器3升温后进入发生器1，被热水加热后浓缩，产生的水蒸汽被在同一腔体内的冷凝器2冷凝而成冷剂水。冷剂水经节流后进入蒸发器4吸取冷水系统管内冷水的热量而蒸发成为冷剂蒸汽。在发生器1中浓缩的溴化锂浓溶液经过溶液热交换器3降温后进入吸收器5，吸收同一腔体内的冷剂蒸汽而使浓度变稀。该循环构成了单效热水型溴化锂吸收式制冷剂及吸收液循环系统。在该装置中，蒸发器4冷水的进口温度是12℃、出口温度是7℃，冷却水并联进入吸收器5、冷凝器2，经过上述二个部件后仍汇集成一处排出该装置。冷却水的进口温度是32℃、出口是38℃，吸收器和冷凝器的冷却水温差是相同的。热水的进口温度一般无法确定，由使用单位提供，出口温度受冷水和冷却水的进出口温度限制，如冷水12℃进7℃出，冷却水32℃进38℃出，热水的出口为84℃。在该装置中，热力系数COP为0.7左右。由于热力系数较低，要有效地利用热水热源，将热水的出口温度降低，只有加大装置换热面积的方法可以将热水出口温度再降低4℃左右，但设备的造价增高很大。

本发明为达到将热水出口温度降得更低，但又不增加更多成本，提供了一种新的技术。

图2为本专利提出的二段式热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。该装置由第一发生器1′、第二发生器1″、第一冷凝器2′、第二冷凝器2″、第一蒸发器4′、第二蒸发器4″、第一吸收器5′、第二吸收器5″、第一溶液热交换器3′、第二溶液热交换器3″及连接该系统的管路、泵、阀门所组成。第一发生器1′和第二冷凝器2″在同一腔体内，第二蒸发器4″和第二吸收器5″在同一腔体内，第一发生器1′、第二冷凝器2″、第二蒸发器4″和第二吸收器5″构成独立的制冷剂及吸收液循环系统。其制冷剂及吸收液的循环方式及制冷原理是与图1相同的。第二发生器1″和第一冷凝器2′在同一腔体内，第一蒸发器4′和第一吸收器5′设置在同一腔体内，第二发生器1″、第一冷凝器2′、第一蒸发器4′和第一吸收器5′构成独立的制冷剂和吸收液循环系统，其制冷剂及吸收液的循环方式及制冷原理与图1也是相同的。在该装置中冷水先进入第一蒸发器4′后进入第二蒸发器4″，冷水管路7将二个蒸发器串联连接，冷水在二个蒸发器完成降温过程，从12℃进降至7℃出。冷却水分二路同时进入第一冷凝器2′和第一吸收器5′，一路出第一冷凝器2′后进入第二冷凝器2″，冷却水管路6将二个冷凝器串联连接，另一路出第一吸收器5′后进入第二吸收器5″，冷却水管路6将二个吸收器串联连接，在二个冷凝器中完成冷却水在冷凝器换热过程中的升温过程，在二个吸收器内完成冷却水在吸收器换热过程中的升温过程，把热量带出机外。加热源热水先进入第一发生器1′，出第一发生器1′后再进入第二发生器1″，热水在二个发生器内依次降低温度。在工作循环过程中，冷水在蒸发器内下进上出，冷却水的流向与升温过程与浓溶液吸收的降温过程形成全逆向热交换，实现了最佳热交换效果。在整个蒸发吸收过程中，将浓度浓吸收效果好的吸收器部位与蒸发温度低的蒸发器部位相对称左右布置，使蒸发吸收器的优劣相互互补。冷却水从靠发生器的一侧出，另一侧进入冷凝器，冷却水的流向为升温过程与发生器的水蒸汽形成全逆向交换，得到了更低的发生压力。

图3为本专利提出的三段式热水型溴化锂吸收式制冷装置结构流程示意图。该装置由第一发生器1′、第二发生器1″、第三发生器1、第一冷凝器2′、第二冷凝器2″、第三冷凝器2、第一蒸发器4′、第二蒸发器4″、第三蒸发器4、第一吸收器5′、第二吸收器5″、第三吸收器5、第一溶液热交换器3′、第二溶液热交换器3″、第三溶液热交换器3、溶液泵、冷剂泵及管路、阀门等组成。第一发生器1＇第三冷凝器2设置在同一腔体内，第三蒸发器4和第三吸收器5设置在同一腔体内，第一发生器1′、第三冷凝器2、第三蒸发器4、第三吸收器5和第一溶液热交换器3′构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路。其制冷剂及吸收液的循环方式及制冷原理是与图1所示装置相同的。第二发生器1″和第二冷凝器2″设置在同一腔体内，第二蒸发器4″和第二吸收器5″设置在同一腔体内，第二发生器1″、第二冷凝器2″、第二蒸发器4″、第二吸收器5″和第二溶液热交换器3″构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路。其制冷工作原理与图1是相同的。第三发生器1和第一冷凝器2′设置在同一腔体内，第一蒸发器4′和第一吸收器5′设置在同一腔体内，第三发生器1、第一冷凝器2′、第一蒸发器4′、第一吸收器5′和第三溶液热交换器3构成独立的制冷剂和吸收液工作循环回路。其制冷工作原理与图1也是相同的。加热源热水先进入第一发生器1′，出第一发生器1′后进入第二发生器1″，出第二发生器1″后再进入第三发生器1，热水管路8将三个发生器串联连接，热水温度依次降低。冷水先进入第一蒸发器4′，出第一蒸发器4′后进入第二蒸发器4″，出第二蒸发器4″后再进入第三蒸发器4，冷水管路7将三个蒸发器串联连接，冷水温度依次降低。冷却水分二路同时进入第一吸收器5′和第一冷凝器2′，一路出第一吸收器5′后进入第二吸收器5″，出第二吸收器5″后再进入第三吸收器5，冷却水系统管路6将三个吸收器串联连接，冷却水温度依次升高。另一路出第一冷凝器2′后进入第二冷凝器2″，出第二冷凝器2″后再进入第三冷凝器2，该一路冷水管路6将三个冷凝器串联连接，冷却水温度依次升高。

Claims (5)

1、一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于：

a、它包括二个或多个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器以及连接该系统的管路、泵、阀门；

b、将发生器、冷凝器设置在同一腔体内，蒸发器、吸收器设置在同一腔体内，该发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器及溶液热交换器、泵、阀门、管路组成独立的制冷剂和吸收液循环回路，整个装置由两个或多个这种独立的制冷剂及吸收液工作循环回路组合而成；

c、其中将冷水进口部位的蒸发器、冷却水进口部位的吸收器、冷凝器和热水出口部位的发生器组合在同一独立的制冷剂及吸收液工作循环回路中；冷水出口部位的蒸发器、冷却水出口部位的吸收器、冷凝器和热水进口部位的发生器组合在同一独立的制冷剂及吸收液循环回路中；冷水、冷却水、热水系统将其余发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器所组成的独立制冷剂及吸收液工作循环回路，串联在上述二个组合之间，形成多个独立的制冷剂及吸收液工作循环回路的大组合。

2、根据权利要求1所述的一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于该装置为二段式：

a、它包括：第一发生器(1′)、第二发生器(1″)、第一冷凝器(2′)、第二冷凝器(2″)、第一蒸发器(4′)、第二蒸发器(4″)、第一吸收器(5′)、第二吸收器(5″)、第一溶液热交换器(3′)、第二溶液热交换器(3″)以及连接该系统的管路、泵、阀门；

b、第一发生器(1′)和第二冷凝器(2″)在同一腔体内、第二蒸发器(4″)和第二吸收器(5″)在同一腔体内，第一发生器(1′)、第二冷凝器(2″)、第二蒸发器(4″)、第二吸收器(5″)和第一溶液热交换器(3′)构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路；第二发生器(1″)和第一冷凝器(2′)在同一腔体内，第一蒸发器(4′)和第一吸收器(5′)设置在同一腔体内，第二发生器(1″)、第一冷凝器(2′)、第一蒸发器(4′)、第一吸收器(5′)和第二溶液热交换器(3″)构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路；

c、加热源热水先进入第一发生器(1′)后再进入第二发生器(1″)，热水管路(8)将二个发生器串联连接，热水温度依次降低；冷水先进入第一蒸发器(4′)后再进入第二蒸发器(4″)，冷水管路(7)将二个蒸发器串联连接，冷水温度依次降低；冷却水分二路同时进入第一冷凝器(2′)和第一吸收器(5′)，一路进入第一吸收器(5′)后再进入第二吸收器(5″)，冷却水管路(6)将二个吸收器串联连接，冷却水温度依次升高，另一路进入第一冷凝器(2′)后再进入第二冷凝器(2″)，该一路冷却水管路(6)将二个冷凝器串联连接，冷却水温度依次升高。

3、根据权利要求1所述的一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于该装置为三段式：

a、它包括：第一发生器(1′)、第二发生器(1″)、第三发生器(1)、第一冷凝器(2′)、第二冷凝器(2″)、第三冷凝器(2)、第一蒸发器(4′)、第二蒸发器(4″)、第三蒸发器(4)、第一吸收器(5′)、第二吸收器(5″)、第三吸收器(5)、第一溶液热交换器(3′)、第二溶液热交换器(3″)、第三溶液热交换器(3)以及连接该系统的管路、泵、阀门；

b、第一发生器(1′)和第三冷凝器(2)设置在同一腔体内、第三蒸发器(4)和第三吸收器(5)设置在同一腔体内，第一发生器(1′)、第三冷凝器(2)、第三蒸发器(4)、第三吸收器(5)和第一溶液热交换器(3′)构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路；第二发生器(1″)和第二冷凝器(2″)设置在同一腔体内，第二蒸发器(4″)和第二吸收器(5″)设置在同一腔体内，第二发生器(1″)、第二冷凝器(2″)、第二蒸发器(4″)、第二吸收器(5″)和第二溶液热交换器(3″)构成独立的制冷剂及吸收液工作循环回路；第三发生器(1)和第一冷凝器(2′)设置在同一腔体内，第一蒸发器(4′)和第一吸收器(5′)设置在同一腔体内，第三发生器(1)、第一冷凝器(2′)、第一蒸发器(4′)和第一吸收器(5′)和第三溶液热交换器(3)构成独立的制冷剂和吸收液工作循环回路；

c、加热源热水先进入第一发生器(1′)，出第一发生器(1′)后进入第二发生器(1″)，出第二发生器(1″)后再进入第三发生器(1)，热水管路(8)将三个发生器串联连接，热水温度依次降低；冷水先进入第一蒸发器(4′)，出第一蒸发器(4′)后再进入第二蒸发器(4″)，出第二蒸发器(4″)后再进入第三蒸发器(4)，冷水管路(7)将三个蒸发器串联连接，冷水温度依次降低；冷却水分二路同时进入第一吸收器(5′)和第一冷凝器(2′)，一路出第一吸收器(5′)后进入第二吸收器(5″)，出第二吸收器(5″)后再进入第三吸收器(5)，冷却水系统管路(6)将三个吸收器串联连接，冷却水温度依次升高，另一路出第一冷凝器(2′)后进入第二冷凝器(2″)，出第二冷凝器(2″)后再进入第三冷凝器(2)，该一路冷却水系统管路(6)将三个冷凝器串联连接，冷却水温度依次升高。

4、根据权利要求1或2或3所述的一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于发生器和冷凝器左右排列，发生器采用淋激式结构，蒸发器、吸收器亦采用左右排列。

5、根据权利要求4所述的一种二段或多段式热水型溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于冷凝器的冷却水流向从靠发生器的一侧为出口，而另一侧为进口，流程左右布置排列，发生器热水、蒸发器冷水、吸收器冷却水下进上出，流程上下布置排列。

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